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2013 年度 実績報告書

大規模コンテンツセントリックネットワークのモデル化・解析・制御

研究課題

研究課題/領域番号 25280030
研究種目

基盤研究(B)

研究機関関西学院大学

研究代表者

大崎 博之  関西学院大学, 理工学部, 教授 (00294166)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード情報ネットワーク / ネットワークアーキテクチャ / コンテンツセントリックネットワーク / 大規模ネットワーク / ネットワークモデル化
研究概要

本研究課題では、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散のダイナミクスを分析するための数学的解析手法を構築するとともに、解析結果を応用することにより、コントローラブルな大規模コンテンツセントリックネットワークを実現する。具体的には、以下の 3 つの研究課題に取り組む。
1. 流体近似手法を用いた大規模コンテンツセントリックネットワークのモデル化
2. 現代制御理論を用いた大規模コンテンツセントリックネットワークのダイナミクス分析
3. 利用者が情報拡散ダイナミクスを自由に指定できる大規模コンテンツセントリックネットワークの設計
平成 25 年度は、本研究代表者がこれまで構築してきた、流体近似法による大規模ネットワーク解析手法を発展させることにより、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散のダイナミクスをモデル化した。具体的には、コンテンツセントリックネットワークとして CCN (Content Centric Networking) を、アプリケーションとして多数の不均一なユーザに対するコンテンツ配信を想定した。多数のユーザによって、大規模コンテンツセントリックにおいて、データが非同期的に生成・蓄積・複製・転送・廃棄される過程のダイナミクスを数学的に記述した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

大規模コンテンツセントリックネットワークにおけるコンテンツ配送を数学的にモデル化し、効率性の性能指標として配送遅延および通信量を、可用性の性能指標としてコンテンツ配送率を導出した。また、CCN が有効となる適用領域を明らかにするため、IP ネットワークにおける効率性および可用性もあわせて導出した。また、ケーススタディとして、スマートグリッドにおけるスマートモニタから管理センタへのデータ収集を想定し、通信インフラを IP および CCN で実現した場合の効率性および可用性を解析した。その結果、IP と比較して、CCN によって通信のオーバヘッドは増加するが、ネットワーク全体の可用性が向上することを明らかにした。
また、コンテンツセントリックネットワークにおける閉域通信を可能とする仮想コンテンツセントリックネットワークにおける CCN ルータのキャッシュ性能を解析した。CCN ルータのコンテンツストア (バッファ) を仮想ネットワーク単位で分割した場合、すべての仮想ネットワークで共有した場合、およびそれらのハイブリッドとした場合におけるキャッシュのヒット率を導出した。その結果、仮想ネットワーク内におけるコンテンツ要求の偏りによって適切にコンテンツストアを割当てることが望ましいことを明らかにした。
さらに、ノード移動の局所性が、DTN におけるエピデミックブロードキャストの効率性に与える影響を数学的に解析した。ノードの位置分布を既知とした場合に、エピデミックブロードキャストによる情報拡散速度を解析的に導出した。その結果、ノード移動の位置分布の裾野がべき則に従う場合に、エピデミックブロードキャストの効率性が向上することを明らかにした。

今後の研究の推進方策

平成 26 年度は、まず、平成 25 年度に構築した、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散 (生成・蓄積・複製・転送・廃棄) のダイナミクスモデルのさらなる高度化に取り組む。CCN ルータ間の接続関係が明示的に与えられる決定的なネットワークトポロジの記述だけではなく、CCN ルータの次数分布によって暗示的に与えられる確率的なネットワークトポロジの記述を可能とする。さらに、ネットワーク中のリンクの故障・切断や、ノードのモビリティによって生じるネットワークトポロジの動的な変化をも記述できるモデル化手法を考案する。
さらに、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散ダイナミクスのモデルを用いて、CCN 上へのデータ配置機構、CCN のコンテンツルーティング機構、ユーザからのコンテンツ要求パターン、CCN ルータのキャッシュ配置機構、CCN ネットワークのトポロジなどが、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散の速度・効率性・安定性・ロバスト性・信頼性に与える影響を明らかにする。本研究課題では、現代制御理論を応用することにより、大規模コンテンツセントリックネットワークの定常的な性質だけでなく、過渡的な挙動やロバスト性 (ノイズに対する耐性) の分析をも可能とする。大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散の定常特性や過渡特性の解析には、現代制御理論で広く用いられている線形近似による平衡点近傍での安定性解析や、平均場近似 (Mean Field Theory) を用いる。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Virtual content-centric networking2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tsukamoto, M. Ohtani, Y. Koizumi, H. Ohsaki, K. Hato, J. Murayama, and M. Imase
    • 雑誌名

      Journal of Networks (JNW) (to appear)

      巻: N/A ページ: N/A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automatic parallelism tuning mechanism for heterogeneous IP-SAN protocols in long-fat networks2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nishijima, H. Ohsaki, and M. Imase
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 21 ページ: 423-432

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A method for accelerating flow-level network simulation with low-pass filtering of fluid models2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakumoto, H. Ohsaki, and M. Imase
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 21 ページ: 481-489

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.21.481

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and implementation of flow-level simulator FSIM for performance evaluation of large scale networks2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakumoto, H. Ohsaki, and M. Imase
    • 雑誌名

      International Journal of Computer Science and Telecommunications

      巻: 4 ページ: 1-10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of performance improvement derived from TCP/IP offload engine with software emulation2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nishijima, N. Yokoi, Y. Nakamoto, and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      International Journal of Computers & Technology

      巻: 12 ページ: 3117-3130

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cache performance analysis of virtualized router on virtual content centric networks2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tsukamoto, K. Ohsugi, H. Ohsaki, T. Hasegawa, and M. Murata
    • 雑誌名

      International Journal of Next Generation Networks (IJNGN)

      巻: 5 ページ: 1-6

    • DOI

      10.5121/ijngn.2013.5401

    • 査読あり
  • [学会発表] An epidemic broadcast mechanism in DTN utilizing contact-duration distribution

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuda, K. Watabe, and H. Osaki
    • 学会等名
      the 6th Joint IFIP Wireless & Mobile Networking Conference (WMNC 2013)
    • 発表場所
      ドバイ、UAE
  • [学会発表] The effect of locality of node mobility on an epidemic broadcast in DTN

    • 著者名/発表者名
      K. Watabe and H. Ohsaki
    • 学会等名
      the 6th Joint IFIP Wireless & Mobile Networking Conference (WMNC 2013)
    • 発表場所
      ドバイ、UAE
  • [学会発表] VCCN: virtual content-centric networking for realizing group-based communication

    • 著者名/発表者名
      M. Ohtani, K. Tsukamoto, Y. Koizumi, H. Ohsaki, K. Hato, J. Murayama, and M. Imase
    • 学会等名
      the IEEE International Conference on Communications (ICC 2013)
    • 発表場所
      ブダペスト、ハンガリー
  • [学会発表] Selective cache information diffusion in content-centric networking

    • 著者名/発表者名
      R. Ishiyama, K. Tsukamoto, and H. Ohsaki
    • 学会等名
      IEICE International Workshop on Internet Architecture
    • 発表場所
      ソウル、韓国
  • [学会発表] 大規模ネットワークの設計・モデル化・制御

    • 著者名/発表者名
      大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 第 2 回 NetSci/CCS 研究会 合同ワークショップ
    • 発表場所
      しんしのつ温泉、北海道
    • 招待講演
  • [学会発表] ノードの移動の局所性がエピデミックブロードキャストに 与える影響

    • 著者名/発表者名
      渡部 康平, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 第 2 回 NetSci/CCS 研究会 合同ワーク ショップ
    • 発表場所
      しんしのつ温泉、北海道
  • [学会発表] 大規模ネットワークのための逆方向伝播を利用した分散型 フロー制御方式の提案

    • 著者名/発表者名
      堤 康平, 鈴木 秀明, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学、福岡
  • [学会発表] スマートグリッド通信インフラとしての IP および CCN の特性比較に関する一検討

    • 著者名/発表者名
      浅野 祐輔, 中本 与一, 横井 伸浩, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学、福岡
  • [学会発表] エピデミックブロードキャストにおける情報拡散特性の推 定手法に関する一検討

    • 著者名/発表者名
      橋本 佑太, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学、福岡
  • [学会発表] マイクロロボット群による三次元フィールド探索性能に関 する一検討

    • 著者名/発表者名
      揚村 昭太, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学、福岡
  • [学会発表] CCN の可用性および効率性に関する一検討

    • 著者名/発表者名
      石垣 友大, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学、福岡
  • [学会発表] 仮想コンテンツセントリックネットワークにおける CCN ルータのキャッシュ性能解析

    • 著者名/発表者名
      塚本 圭一郎, 大杉 海斗, 大崎 博之, 長谷川 亨, 村田 正幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      福江文化会館、長崎
  • [学会発表] エピデミックブロードキャストにおけるカットスルーリンクの効果に関する一考察

    • 著者名/発表者名
      味田 明久, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      新潟大学、新潟
  • [学会発表] 遅延耐性ネットワークにおけるエピデミックブロードキャストの時間的・空間的メッセージ拡散特性の解析

    • 著者名/発表者名
      渡部 康平, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      新潟大学、新潟
  • [学会発表] グラフの不完全性に対する中心性指標の耐性を評価する手法の一検討

    • 著者名/発表者名
      石野正典、津川翔、大崎博之、長谷川亨
    • 学会等名
      新世代ネットワーク 構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ
    • 発表場所
      紀三井寺ガーデンホテルはやし、和歌山
  • [学会発表] DTNにおいて経路制約が配送時間に与える影響

    • 著者名/発表者名
      松田浩輔、渡部康平、大崎博之
    • 学会等名
      新世代ネットワーク 構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ
    • 発表場所
      紀三井寺ガーデンホテルはやし、和歌山

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公開日: 2015-05-28  

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